三角學:正弦公式、餘弦公式及方位角

三角形的邊 a、b、c 分別對着角 A、B、C。正弦公式是 a / sin A = b / sin B = c / sin C,餘弦公式是 a² = b² + c² − 2bc cos A。已知一邊及其對角時用正弦公式;已知兩邊及夾角、或三邊時用餘弦公式。三角形面積為 ½ab sin C。

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AB = 8 cm 及 AC = 5 cm 保持不變,∠A 由 20° 張開至 160°。紅色的 BC 按餘弦公式改變,而面積 ½ × 8 × 5 × sin A 在 90° 時最大。 自己試試 →

三角學公式

正弦公式a / sin A = b / sin B = c / sin C
餘弦公式(求邊)a² = b² + c² − 2bc cos A
餘弦公式(求角)cos A = (b² + c² − a²) / (2bc)
三角形面積½ab sin C;希羅公式 √(s(s − a)(s − b)(s − c)),s = (a + b + c)/2
恆等式sin²θ + cos²θ = 1,tan θ = sin θ / cos θ
鈍角sin(180° − θ) = sin θ,cos(180° − θ) = −cos θ
方位角真方位角:由北方順時針量度,例如 030°;羅盤方位角:例如 N30°E

用正弦公式還是餘弦公式?

  • 已知兩角及一邊(AAS 或 ASA):用正弦公式。
  • 已知兩邊及非夾角(SSA):用正弦公式,並檢查模糊情況。
  • 已知兩邊及夾角(SAS):用餘弦公式求第三邊。
  • 已知三邊(SSS):用 cos A = (b² + c² − a²) / (2bc) 求角。

立體圖形的問題,例如線與面的夾角,請參閱 3D 三角學。

真方位角與羅盤方位角

真方位角由北方順時針量度,以三位數表示,例如 045°。羅盤方位角由北或南開始,向東或西轉。

  • N30°E = 030°
  • S40°E = 180° − 40° = 140°
  • S25°W = 180° + 25° = 205°
  • N70°W = 360° − 70° = 290°

「A 從 B 測得的方位」是在 B 點量度。相反方向的兩個方位相差 180°。

核心概念

如何解任何三角形:當三角形沒有 90° 角時,我們無法使用標準的 SOH-CAH-TOA。取而代之,我們必須使用正弦公式或餘弦公式。選擇正確的工具完全取決於題目提供的信息。

DSE 更多關於三角學 公式速查表 — 4 個重點

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考試重點核心步驟奪星技巧
1. 正弦公式a / sin A = b / sin B = c / sin C• AAS(2 角 1 邊)
• ASA(2 角及夾邊)
• SSA(2 邊及非夾角)

小心 SSA:這是唯一可能觸發「模糊情況」(2 個可能三角形)的情況。
2. 餘弦公式• 求邊:a² = b² + c² − 2bc cos A
• 求角:cos A = (b² + c² − a²) / (2bc)
• SAS(2 邊及夾角)
• SSS(已知所有 3 邊)

使用角度形式檢查是否為鈍角:
• 若 cos A > 0 ⟹ A 為銳角。
• 若 cos A < 0 ⟹ A 為鈍角。
3. 三角形面積面積 = ½ ab sin C• SAS(2 邊及其夾角)

角 C 必須是夾在邊 a 與 b 之間的角。
4. 方位角• 真方位角:從北順時針量度(000° 至 360°)。
• 羅盤方位角:例如 N30°E 或 S45°W。
在「FROM」點繪製迷你坐標十字(北-南-東-西)。

更多關於三角學例題詳解

例題 1:餘弦公式及三角形面積

在 △ABC 中,AB = 8 cm、AC = 5 cm、∠A = 60°。求 BC 及 △ABC 的面積。

  1. 已知兩邊及夾角,用餘弦公式:BC² = 8² + 5² − 2(8)(5) cos 60°。
  2. BC² = 64 + 25 − 40 = 49,所以 BC = 7 cm。
  3. 面積 = ½ × 8 × 5 × sin 60° = 20 × (√3/2) = 10√3 ≈ 17.3 cm²。

答案: BC = 7 cm;面積 = 10√3 ≈ 17.3 cm²。

例題 2:方位角與畢氏定理

一艘船由 P 沿方位 060° 航行 30 km 到 Q,再由 Q 沿方位 150° 航行 40 km 到 R。求 PR 的距離及 R 從 P 測得的方位。

  1. 在 Q,P 的方位是 060° + 180° = 240°。
  2. 所以 ∠PQR = 240° − 150° = 90°。
  3. PR = √(30² + 40²) = 50 km。
  4. tan ∠QPR = 40/30,所以 ∠QPR ≈ 53.1°。R 從 P 測得的方位是 060° + 53.1° = 113.1°。

答案: PR = 50 km;R 從 P 測得的方位約為 113.1°(S66.9°E)。

💡 應試陷阱與秘訣 (DSE 奪星陷阱)

⚠️ 模糊情況(SSA)陷阱當使用正弦公式處理邊-邊-角(SSA)時,若已知角的對邊(a)短於鄰邊(b)(a < b),必須檢查模糊情況:
1. 求銳角:sin B = b sin A / a ⟹ B₁
2. 求可能的鈍角:B₂ = 180° − B₁
3. 測試 B₂ 是否有效:若 A + B₂ < 180°,則存在兩個不同的三角形,兩個答案均正確!
⚠️ 方位角:「的」vs.「從」陷阱卷一中其中一個最常見的錯誤是從錯誤的頂點繪製方位角。「從 B 測得 A 的方位角為 120°」意味你必須在點 B繪製指北箭頭並量度角度,而非點 A。
⚠️ 仰角及俯角仰角及俯角兩者均從水平視線量度。常見錯誤是從垂直牆壁/懸崖而非水平線量度俯角。

✏️ 自我測試:互動練習

溫習方法:點擊以下任何題目,即時在坐標網格載入並核對計算步驟。

(正弦公式 SSA — 模糊情況)在 ΔABC 中,AB = 7,BC = 9,∠BAC = 50°。求 AC 的所有可能長度。
(餘弦公式 SSS 求角)在 ΔPQR 中,PQ = 5,QR = 8,PR = 6。求 ∠PQR。
(多步驟 2D 應用題)從水平地面上的點 A,測得塔頂的仰角為 35°。向塔水平走近 20 m 至點 B,仰角變為 60°。求塔的高度。

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